P3 de Física 2- FIS1041 da PUCRIO - 2017.2

Uma forma com gelo é colocada em um congelador de alimentos com um coeficiente ideal de desempenho de 10. Faça os cálculos pertinentes e verifique se os cubos de gelo permanecerão congelados ou irão derreter, quando a temperatura ambiente for de 32° C.

Um densímetro, que consiste em uma haste de seção reta constante, e comprimento L = 20 cm, flutua em gasolina com h = h1 = 5 cm para fora do líquido. Suponha que você use esse densímetro na mistura gasolina-etanol com que você encheu o tanque do seu carro. Você observa que a haste fica h = h2 = 6 cm para fora.

a) Calcule a densidade da mistura.

b) Calcule a fração do volume de etanol por volume total da mistura. (Considere o volume total como a soma dos volumes de gasolina e etanol.)

Considere um cilindro oco de material isolante com raio da parede interna 0,3 m. Sobre uma de suas extremidades é apoiado um disco fino de alumínio de massa 1 kg com raio de 0,301 m (considere-o bidimensional). O disco se encontra à temperatura de 150° C e é colocado em contato com gelo a 0° C. (Coeficiente de dilatação linear: ; despreze variações de temperatura do cilindro.) Determine:

a) A variação de temperatura que o disco deve sofrer para que se encaixe no tubo.

b) A quantidade de gelo que é preciso colocar em contato com o disco para que este sofra a variação de temperatura calculada no item a).

c) A variação de entropia do sistema gelo+disco até o momento do encaixe.

Numa experiência de laboratório, ondas de 120 Hz são excitadas numa corda com densidade linear igual a 0,5 g/m conforme a figura. O copo preso na extremidade da corda tem massa igual a 50 g e contém, inicialmente, 250 g de água.

Observa-se que o copo está furado e que a água vai escoando lentamente. Suponha que o comprimento da corda seja mantido fixo (L = 0,5 m)

a) Calcule as massas de água no copo para as quais serão observadas ressonância na corda.

b) Desenhe a onda estacionária na corda para a primeira ressonância a ser observada.

Suponha que () de um gás diatômico ideal () opera em uma máquina de Carnot entre as temperaturas de e . A pressão em é 6. Na expansão isotérmica o volume é duplicado.

Dados: AB e CD são isotermas, BC e DA são adiabáticas.

a) Calcule a pressão e o volume nos pontos A, B, C e D do diagrama PV da figura.

b) Calcule o calor, o trabalho e a transformação de energia interna para cada transformação do ciclo.

c) Calcule a eficiência da máquina.

d) Calcule a variação de entropia em cada transformação do ciclo e represente o ciclo num diagrama T S (temperatura do gás em função da entropia) identificando os estados térmicos A, B, C e D.